Introduction au modèle relationnel

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1 Introduction au modèle relationnel 1 Le modèle relationnel proposé par Codd en 1971 caractéristiques essentielles simplicité des concepts facilité d'utilisation standardisation du langage de définition des données et du langage d'interrogation : SQL pauvreté sémantique pas de représentation graphique existence d'une théorie sous-jacente 2

2 Les concepts principaux du modèle relationnel La table : matrice à deux dimensions en colonnes : les attributs ou domaines en lignes : les n-uplets ou tuples Exemple : COURS code professeur salle jour SID 230 WATTIAU E6 mardi LOG 300 GEORGES S30 lundi La constitution d'un tel tableau matérialise une relation sémantique entre les différents éléments d'une ligne : le cours de code est donné le en salle par le professeur 3 Interprétation mathématique Soit P le produit cartésien des domaines D1, D2,, Dn. Une table est une relation R entre les domaines D1, D2,, Dn. C est un sous-ensemble du produit cartésien P. Exemple : Domaines code, professeur, salle, jour 100 cours, 80 professeurs, 30 salles, 5 jours PRODUIT CARTESIEN : 100 x 80 x 30 x 5 éléments TABLE : 100 éléments (tuples) si un cours a lieu une fois par semaine, donné par un seul professeur dans une seule salle 4

3 Théorie de la normalisation permet de définir une méthode de conception de "bonnes" tables, c'est-à-dire sans redondances et sans perte d'information Exemples : COURS code trimestre libellé professeur SID 130 SID 230 SID 132 SID 132 T3 T3 Bases de données B.D.A. Micro-informatique Micro-informatique Akoka Akoka REDONDANCES : on dit 2 fois que le cours SID132 a pour libellé Micro-informatique et est donné par WATTIAU 5 Théorie de la normalisation COURS code trimestre professeur SID 130 SID 230 SID 132 SID 132 T3 T3 Akoka Akoka et COURS code libellé SID 130 SID 230 SID 132 Bases de données B.D.A. Micro-informatique C est un bon découpage si le même cours a toujours le même libellé mais peut changer d enseignant 6

4 Dépendance fonctionnelle La théorie de la normalisation s'appuie sur la notion de dépendance fonctionnelle entre attributs : on dit que les attributs A1 A2 An déterminent fonctionnellement l'attribut B si à un n-uplet (a1, a2,, an) de valeurs de A1 A2 An correspond au plus une valeur b de B on note A1 A2 An -> B Exemple : COURS code trimestre libellé professeur code -> libellé car un cours a toujours le même libellé code -> professeur si un cours est toujours donné par le même professeur code, trimestre -> professeur si un cours un trimestre donné est donné par un professeur code -> trimestre si un cours est donné un trimestre maximum 7 Dépendance fonctionnelle La notion de dépendance fonctionnelle (df) est liée à la sémantique des données Pour déterminer si une dépendance fonctionnelle est vraie, il faut raisonner sur la sémantique de la table et non sur son contenu à l instant t Le contenu de la table peut permettre d invalider certaines df 8

5 Clé d une table * On définit, pour chaque table, le (ou les) attributs - clés: A1 A2 An est une clé de la table R (A1 A2 An B1 Bp)si, à un n-uplet (a1,a2 an) de valeurs de A1 A2 An,correspond au plus une ligne de R c'est la notion d'identifiant du modèle E-R Exemples : EMPLOYE matricule N SS nom prénom salaire clés : matricule, N SS COURS code trimestre professeur salle jour heure clés : code trimestre trimestre salle jour heure 9 3ème forme normale * Une table est en troisième forme normale (3FN) si elle vérifie les 2 conditions suivantes : il n'existe pas de dépendance fonctionnelle d'une partie d'une clé vers un attribut non-clé (2FN) il n'existe pas de dépendance fonctionnelle entre les attributs non-clés (3FN) Ces deux conditions doivent être vérifiées pour toutes les clés possibles 10

6 3ème forme normale * Exemples : EMPLOYE matricule N SS nom prénom salaire clés : matricule et N SS toutes les dépendances fonctionnelles ont une clé pour partie gauche => Employé est en 3FN COURS code trimestre professeur libellé clé : code trimestre la dépendance fonctionnelle code -> règle (2FN) libellé viole la première 11 Utilisation de la normalisation La conception d'un schéma relationnel correct nécessite donc l'explicitation de toutes les dépendances fonctionnelles. Il existe des algorithmes, dits de normalisation, qui, à partir d'un ensemble de dépendances fonctionnelles sur un ensemble d'attributs, construisent le schéma relationnel en 3ème forme normale. La conception d'un schéma E-R, ou EER, correct et sa traduction selon certaines règles, fournit aussi un schéma relationnel en 3ème forme normale. 12

7 Concepts du modèle relationnel Le modèle relationnel s'appuie sur un seul concept essentiel : la relation ou table Deux autres concepts sont néanmoins toujours présents et très utiles : LA VUE : notion virtuelle = table "artificielle" L'INDEX: notion physique = «table» complémentaire pour accès rapide 13 Notion de vue * Une vue est une table virtuelle (c'est-à-dire non stockée telle qu'elle) regroupant les données dont un utilisateur a besoin Exemple 1 : Exemple 2 : table EMPLOYE N SS nom prénom salaire service Vue obtenue par sélection dans une table vue EMPLOYE N SS nom prénom service COURS code libellé tables EMPLOITEMPS code professeur trimestre salle vue COURS code libellé professeur trimestre salle Vue obtenue par jointure entre deux tables 14

8 Notion d index * Un index est une table supplémentaire permettant un accès rapide à une table de la base (en réalité, l index est arborescent) Exemple : table COURS code professeur trimestre { SID 130 SID 230 LOG 300 MKG 254 index PROFESSEUR adresse Dupont Martin 3 4 1,2 Dupont Martin T3 T1 Triée sur professeur Recherche des cours de : 15 Les index : avantages et inconvénients Avantages : accélère les recherches utilisation transparente pour l utilisateur mise à jour automatique accès multiple Inconvénients : espace de stockage important peut pénaliser les mises à jour 16

9 Pauvreté sémantique du modèle relationnel * La simplicité et la pauvreté sémantique du modèle relationnel sont dues au fait qu'il n'y a qu'un seul concept : la relation (ou table) pour représenter : une entité EMPLOYE matricule nom salaire... une association CONSULTATION N SS patient matrice médecin une sous-classe ETUDIANT numéro nom type AST ASC Contraintes d'intégrité dans un schéma relationnel Une contrainte d'intégrité est une expression logique qui doit être vraie, à tout moment, dans une base de données Exemples : deux employés ne peuvent avoir le même matricule tout employé doit avoir un matricule on ne peut avoir deux cours dans la même salle à la même heure un salaire ne peut qu'augmenter une commande ne peut être enregistrée que si son client est déjà enregistré 18

10 Les types de contraintes d intégrité Dans les SGBD relationnels usuels, on définit : Les contraintes de clés : unicité des tuples ayant même valeur de clé Exemple : matricule est clé de EMPLOYE Convention : dans le schéma relationnel, on souligne une clé EMPLOYE (matricule, nom, prénom, salaire, N SS) autres clés : N SS matricule : clé primaire Les attributs obligatoires : on interdit les tuples n'ayant pas de valeur pour ces attributs en général, la clé primaire est obligatoire Les contraintes référentielles : un tuple d'une relation qui se réfère à une autre relation doit se référer à un tuple existant dans cette relation. Exemple :COURS (code, libellé) EMPLOITEMPS (code, salle, professeur, trimestre) un cours ne peut être inséré dans EMPLOITEMPS que s'il existe dans COURS 19 Conclusion Le modèle relationnel permet de représenter toutes les données dans des tables Un schéma relationnel est décrit à l aide de : au niveau logique : des tables, des clés, des contraintes d intégrité au niveau physique : des index au niveau externe : des vues 20